接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)研究與開發(fā)

朱 杰 上海鐵路局徐州車務(wù)段

1 系統(tǒng)設(shè)計原則

1.1 安全性原則

接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)的研制與開發(fā)，是基于既有運行計算機聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)不能隨便用來進(jìn)行培訓(xùn)和考核，而通過對實際計算機聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行模擬，在不影響現(xiàn)場生產(chǎn)的基礎(chǔ)上對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，但計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是高安全性設(shè)備，因此，設(shè)計接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)也要以安全性作為基本原則，具體體現(xiàn)在故障導(dǎo)向安全上。在設(shè)計軟件時，凡是不安全的代碼都按照最安全的方式執(zhí)行，凡不確定性因素都按照不安全因素處理，避免出現(xiàn)錯誤顯示和誤導(dǎo)。

1.2 可靠性原則

設(shè)計接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)程序時，考慮各種情況并進(jìn)行容錯處理，避免出現(xiàn)錯誤時程序崩潰或出現(xiàn)錯誤結(jié)果。因此，需要在設(shè)計程序時對每種情況都進(jìn)行考慮并處理，無法預(yù)料的結(jié)果也需要進(jìn)行默認(rèn)操作處理。

1.3 前瞻性原則

設(shè)計接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)程序時，要充分考慮鐵路技術(shù)發(fā)展帶來的應(yīng)用變化，確保能在較長時間內(nèi)滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求。同時，為了保證系統(tǒng)的安全、可靠性，平臺采用的所有技術(shù)均應(yīng)是目前成熟的技術(shù)，硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及關(guān)鍵設(shè)備等均應(yīng)采用國際知名廠家的成熟產(chǎn)品，并預(yù)留各種接口，在需要進(jìn)行擴展功能時能通過對程序或數(shù)據(jù)庫進(jìn)行簡單修改，達(dá)到功能擴展目的。

1.4 易維護(hù)性和方便性原則

考慮到接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)程序操作人員較多，操作人員對本系統(tǒng)熟悉程度不一，本設(shè)計充分考慮現(xiàn)場操作人員實際情況，通過直觀的界面、簡便的操作，少量的維護(hù)，將整個系統(tǒng)對應(yīng)用和后臺維護(hù)人員的依賴降到最低。

2 系統(tǒng)特點

接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)是在利用計算機技術(shù)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，模擬一個全面的列車運行環(huán)境，能模擬監(jiān)督列車運行，實現(xiàn)區(qū)段站間統(tǒng)一調(diào)度，同時能在列車運行過程中，實時隨機設(shè)置故障，以提高車站值班員的應(yīng)急處置能力，更好地理解和掌握新設(shè)備技術(shù)性能。系統(tǒng)功能特點主要包括：全程調(diào)度、遠(yuǎn)程控制、記錄回放、個性化車站、可靠性訓(xùn)練五個方面。

2.1 全程模擬

系統(tǒng)包括當(dāng)前徐州車務(wù)段所有車站的調(diào)度區(qū)段，可全程模擬、監(jiān)視列車運行情況，同時觀察多車站值班員操作規(guī)范及與鄰站的配合情況，實現(xiàn)區(qū)段統(tǒng)一調(diào)度功能。

2.2 遠(yuǎn)程控制

系統(tǒng)可遠(yuǎn)程連接各個車站子系統(tǒng)，做到車站聯(lián)鎖和區(qū)間閉塞相結(jié)合，本地操作和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，達(dá)到遠(yuǎn)程教學(xué)目的。

2.3 記錄回放

系統(tǒng)可對網(wǎng)絡(luò)操作演練過程全程記錄，包括屏幕錄像和語音記錄，可進(jìn)行回放檢查、確認(rèn)和分析。

2.4 個性化車站

車務(wù)段所屬40個車站聯(lián)鎖設(shè)備單獨進(jìn)行設(shè)計，與現(xiàn)場車站設(shè)備的型號和操作方式一致，包括卡斯柯CIS-I型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、北京交大EI32-JD型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、鐵科TR9型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、鐵科TYJL-II型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，使車站值班員演練時有針對性、親切感，更容易理解和掌握設(shè)備性能。

2.5 可靠性訓(xùn)練

該系統(tǒng)除對新設(shè)備技能要求外，加強了人的應(yīng)變能力及可靠性研究。該系統(tǒng)可仿真實現(xiàn)計算機聯(lián)鎖的所有功能，可進(jìn)行實際列車、調(diào)車運行狀態(tài)和情景發(fā)生的模擬，正常運行的模擬及設(shè)備故障發(fā)生情況的模擬等，為車務(wù)人員提供了真實、形象的培訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。

3 系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖 1）。

（2）本系統(tǒng)分為學(xué)員機和教練機，學(xué)員機分散于各個地方車站，教練機根據(jù)實際使用情況，可以在地方車站或車務(wù)段（控制中心）。當(dāng)學(xué)員進(jìn)行練習(xí)時，學(xué)員可以同時啟動學(xué)員機和教練機，這樣學(xué)員就可以自己在教練機上設(shè)置故障、在學(xué)員機上處理故障；當(dāng)進(jìn)行培訓(xùn)或考核時，學(xué)員在地方車站（或統(tǒng)一教室內(nèi)）開啟學(xué)員機，教師在車務(wù)段（控制中心）開啟教練機，教師設(shè)置故障，學(xué)員處理故障。同時，車務(wù)段（控制中心）內(nèi)設(shè)置大屏幕，將學(xué)員操作顯示在大屏幕上，讓更多的學(xué)員或領(lǐng)導(dǎo)觀摩。

圖 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）系統(tǒng)軟件分區(qū)段模擬各個車站實際情況，列車可以按某速度由A站出發(fā)，經(jīng)過B站，C站……N站，分別由A站、B站、C站等相應(yīng)車站值班員進(jìn)行接發(fā)列車作業(yè)操縱，在車務(wù)段遠(yuǎn)程控制中心，可分別看到相應(yīng)情況，同時在列車運行過程中，可由車務(wù)段控制中心的教練機上設(shè)置各種不同的故障，包括車站計算機聯(lián)鎖及區(qū)間閉塞設(shè)備故障，車站值班員按照《技規(guī)》、《行規(guī)》、《站細(xì)》等規(guī)定進(jìn)行非常情況下的作業(yè)方式處理。車務(wù)段控制中心的管理人員可通過學(xué)員機觀看現(xiàn)場車站值班員操縱作業(yè)情況，并根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)，對操作進(jìn)行評判。

4 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)操作通過左鍵點擊信號機辦理進(jìn)路和右鍵點擊相應(yīng)設(shè)備選擇對應(yīng)菜單進(jìn)行功能操作，這樣能統(tǒng)一故障設(shè)置功能。系統(tǒng)分基本功能，子系統(tǒng)功能和故障模擬功能。

4.1 基本功能

（1）辦理進(jìn)路、取消進(jìn)路；

（2）辦理道岔總定/總反；

（3）辦理道岔單鎖/單解；

（4）辦理道岔封閉/清封閉；

（5）辦理區(qū)段封閉/清封閉；

（6）辦理信號封閉/清封閉；

（7）辦理區(qū)間輔助；

（8）模擬列車區(qū)段運行；

（9）設(shè)置車次；

（10）設(shè)置列車速度。

4.2 子系統(tǒng)功能

（1）服務(wù)器記錄各個車站或控制中心登錄狀態(tài)；

（2）學(xué)員機和復(fù)視機同步顯示；

（3）教練機控制多個站場，并顯示其所有狀態(tài)。

4.3故障模擬部分功能

（1）道岔擠岔故障；

（2）道岔失去表示；

（3）區(qū)段占用；

（4）軌道電路故障；

（5）有車無表示；

（6）信號機燈絲斷絲；

（7）區(qū)間紅光帶或占用故障。

5 設(shè)計原理

5.1 界面設(shè)計

本系統(tǒng)學(xué)員機界面按照現(xiàn)場實際界面設(shè)計。教練機界面采用全新的操作方式，鼠標(biāo)左右鍵結(jié)合，右鍵彈出菜單，左鍵選擇菜單、辦理進(jìn)路等，操作直接在設(shè)備上點擊左右鍵操作，設(shè)備狀態(tài)直接顯示在設(shè)備上，這樣系統(tǒng)界面簡潔美觀，操作方便，在基本不改變行車人員現(xiàn)有的習(xí)慣認(rèn)識的同時，能更生動的描述站場形態(tài)，讓行車人員能更快、更準(zhǔn)的適應(yīng)新系統(tǒng)的使用。

5.2 軟件結(jié)構(gòu)（見圖2）

圖 2 系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)以聯(lián)鎖軟件模塊為基礎(chǔ)，聯(lián)鎖軟件模塊通過數(shù)據(jù)庫管理模塊讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并根據(jù)變化，通過數(shù)據(jù)庫管理模塊實時更新數(shù)據(jù)庫；同時聯(lián)鎖軟件模塊通過計算界面管理模塊送人的操作等信息，得到需要更新的界面數(shù)據(jù)或錯誤報警數(shù)據(jù)，返回到界面管理模塊或報警模塊，界面管理模塊和報警模塊收到數(shù)據(jù)信息，立即更新界面信息或發(fā)出報警；報警信息會通過數(shù)據(jù)庫管理模塊保存報警信息，同時發(fā)送到界面顯示報警信息。從系統(tǒng)功能來分，系統(tǒng)軟件可分為：接發(fā)列車控制模塊、聯(lián)鎖功能模塊、聯(lián)鎖信息數(shù)據(jù)庫管理模塊、通信模塊和語音模塊等幾大類，各個模塊相輔相成。

6 開發(fā)環(huán)境

6.1 運行環(huán)境

6.1.1 硬件

（1）服務(wù)器：要求操作系統(tǒng)為Windows系列，網(wǎng)絡(luò)能連通所有車站和控制中心；

（2）車站操作機：要求操作系統(tǒng)為Windows系列，網(wǎng)絡(luò)能連通服務(wù)器和教練機，屏幕分辨率為1280×1024；

（3）值班員操作機：要求操作系統(tǒng)為Windows系列，網(wǎng)絡(luò)能連通教練機，屏幕分辨率為1280×1024；

（4）教練機：要求操作系統(tǒng)為Windows系列，網(wǎng)絡(luò)能連通服務(wù)器和車站操作機，屏幕分辨率為1280×1024×N，N表示N個屏幕；

（5）大屏幕：可以為大屏幕顯示器或電視機，可以為多個組合，連接值班員操作機。

6.1.2 軟件

（1） 操作系統(tǒng)：Windows系列、Office2000以上；

（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Microsoft Access；

（3） 編程工具 ：Microsoft Visual Basic 6.0。

6.2 開發(fā)環(huán)境

（1）系統(tǒng)采用Microsoft Visual Basic 6.0開發(fā)工具，Microsoft Visual Basic 6.0是比較常用的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，在界面設(shè)計、處理上具有很強的優(yōu)勢，該系統(tǒng)的界面控制占據(jù)較大的內(nèi)容，使用Microsoft Visual Basic 6.0開發(fā)能更快、更方便完成系統(tǒng)。

（2）采用微軟的Microsoft Access數(shù)據(jù)庫，它于Microsoft Visual Basic 6.0兼容性好、速度快，適合本系統(tǒng)的中小型數(shù)據(jù)庫要求。

7 技術(shù)關(guān)鍵

7.1 各個對象的靈活運用

對車站行車的三大聯(lián)鎖設(shè)備，因其各自在相同的情況下顯示和動作都一樣，屬同一類實體，因此設(shè)置了三個ActiveX 控件：SignalNew、Switch、Section，分別對應(yīng)信號燈、道岔、無岔區(qū)段和股道區(qū)段。將它們封裝起來，并向應(yīng)用程序提供接口，以改變設(shè)備的狀態(tài)。利用此技術(shù)還可實現(xiàn)站場圖形的CAD，即站場圖可由此三類控件的實例拖放繪制，且各節(jié)點的靜態(tài)數(shù)據(jù)可在各控件的屬性頁里錄入，而無須象傳統(tǒng)的CAD那樣一筆一劃的畫站場圖。這樣可以很方便的配置不同站場圖的學(xué)員機，使學(xué)員機之間形成一個相互聯(lián)系、相互制約的有機整體。

7.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

對于車站站場進(jìn)路的各種聯(lián)鎖條件，預(yù)先錄入數(shù)據(jù)庫，在程序執(zhí)行期間查詢數(shù)據(jù)庫，庫表有進(jìn)路表、進(jìn)路條件表、模擬進(jìn)路表等。利用數(shù)據(jù)庫，可使編程簡化，減少布置站場圖時錄入的靜態(tài)數(shù)據(jù)。所有進(jìn)路信息、站場信息都錄入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，相對信息量比較大，但是，這樣比較方便后期的調(diào)試、修改和維護(hù)。

7.3 軟件開發(fā)平臺和開發(fā)工具

微軟公司的Windows操作系統(tǒng)是當(dāng)前最為流行的系統(tǒng)平臺，在此平臺上開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，具有開發(fā)周期短、維護(hù)方便、界面友好、使用方便等特點。Windows平臺與微軟最新的NET開發(fā)包的有機結(jié)合，再加上Access數(shù)據(jù)庫的運用，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定、界面友好、操作方便。

8 應(yīng)用前景

接發(fā)列車網(wǎng)絡(luò)模擬演練系統(tǒng)是實行車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞、多站聯(lián)動、遠(yuǎn)程控制等多功能一體化的系統(tǒng)，可以提升車務(wù)站段行車人員技能，提高接發(fā)列車作業(yè)的質(zhì)量，減輕行車人員的勞動強度，對增強技能、保證安全、提高效率起到保駕護(hù)航的作用。該系統(tǒng)的研究與開發(fā)在鐵路運輸生產(chǎn)中必將發(fā)揮積極的促進(jìn)作用，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。